Каолины: добыча и применение

Каолин — минеральная порода, практически полностью состоящая из каолинита — глинистого минерала.

Этот вид сырья благодаря своим свойствам:

  • высокой огнеупорности
  • химической инертности
  • дисперсности
  • низкой диэлектрической проницаемости

используется как в сыром, так и в обогащенном виде.

Состав каолинита: Al2O3 – 39,5%, SiО2 – 46,5%, H2O – 14% (акваслибокат алюминия), но это теория, так как в природных условиях к этим составляющим в незначительных количествах добавляются следующие примеси: Fe2О3, Mg, Ca, Na2O, K2O, минералы группы кремнезема (кварц, опал, халцедон), остатки зёрен полевых шпатов, чешуек слюды и другие.

Окраска каолинов чаще всего бывает белой, но встречаются и серые, светло-серые или жёлтые каолины.

Различают первичные и вторичные каолины.

Первичные каолины

Первичные или остаточные каолины сформировались за счёт разложения кристаллических пород в результате химического выветривания полевошпатово-слюдистых пород (гранитов, гнейсов, сланцев и т. д.). Эти каолины содержат значительную примесь кварца и др. минералов (до 60—65%).

Все крупные промышленные месторождения первичных каолинов находятся в районах тектонических разломов.

Залежи первичных каолинов имеют площадную, гнездовую и другую витиеватую форму, обычно с непостоянными контурами. Их мощность может колебаться от нескольких сантиметров до десятков сотен метров. Это зависит от продолжительности и глубины развития процессов выветривания, а также от последующих размывов. Обычно мощность каолиновых пластов составляет от полутора до 120 м (в среднем 10-40 м), а глубина залегания — 5-50 м.

Вторичные каолины

Вторичные или переотложенные каолины (также их еще называют каолиновыми глинами) образовываются за счёт размыва и последующего отложения в водной среде каолинового вещества или продуктов каолиновой коры выветривания, т.е. первичных каолинов. Соответственно залежи вторичных каолинов образовываются на небольших расстояниях от источника выноса (залежей первичного каолина). Первичные и вторичные каолины тесно связаны и зачастую их «разделение» носит условный характер.

При вторичном отложении продуктов размыва первичных каолинов кроме каолина накапливается кварц в виде зёрен разного размера, а химические минералы в значительной мере растворяются — получается продукт естественного обогащения.

Средняя мощность вторичных каолинов сильно колеблется по простиранию и составляет 15-20 м и более. Толщина пригодных для промышленной переработки залежей составляет обычно 4-6 м, а минимальная — не менее 1 м.

Применение каолинов

Применение каолина в промышленности довольно широко и очень разнообразно, обусловлено это физико-химическими и физическими свойствами, таких как:

  • гидрофильность
  • дисперсность
  • низкая абразивность
  • огнеупорность
  • пластичность
  • химическая инертность
  • высокие диэлектрические свойства в обожженном состоянии

Наиболее часто каолин употребляют для производства фарфорово-фаянсовых изделий, керамической плитки и другой продукции.

Первичный каолин без обогащения (каолин-сырец) применяют в производстве:

  • кислотостойких огнеупоров
  • огнеупорного кирпича
  • шамотных изделий
  • фаянса
  • строительной керамики
  • белого кирпича.

Значительно более широко применяется обогащенный каолин. Так, например, на бумажную промышленность приходиться 35-40% всей добычи каолина. Каолин используют для мелования поверхности бумаги, также он входит в состав бумаги в качестве наполнителя. В некоторых сортах бумаги каолин составляет до 30-40% всей массы и в значительной степени определяет её качество.

На производство керамики расходуется еще около 25% добычи каолина — это сырье является одним из важнейших компонентов фарфорово-фаянсовых изделий (хозяйственно-бытовой, электротехнический, художественный фарфор и санитарно-строительный, хозяйственный и технический фаянс).

Большой объем добываемого каолина потребляется в виде наполнителей в производстве резинотехнических изделий, лакокрасочной продукции, пластмасс, искусственной кожи, линолеума. Для производства портландцемента также используется каолин.

Кроме того, каолин применяют в:

  • парфюмерии (при производстве мыла, в составе кремов, пудры, масок)
  • медицине (для лечебных обертываний, присыпок, ванн)
  • фармацевтическом производстве (очищенный каолин – инертная связывающая добавка во многих препаратах).

В химической промышленности каолин служит также для изготовления сернокислого алюминия (коагулянт для очищения питьевых и промышленных вод), глинозема, ультрамарина. Также химики используют каолин в качестве катализатора ряда процессов, например, крекинга углеводородов (процесс очищения нефти и газа), а также в качестве наполнителя удобрений и инсектицидов.